WK-10B型电铲支座改进研究

邓正义

(本溪钢铁(集团)矿业有限责任公司 南芬露天铁矿，辽宁 本溪117014)

WK-10B型电铲支座改进研究

邓正义

(本溪钢铁(集团)矿业有限责任公司 南芬露天铁矿，辽宁 本溪117014)

WK-10B型电铲支座在工作过程中故障频发，且使用寿命较短，维修或者更换的成本高。为了提高其使用寿命，从材料和结构两方面，提出一系列改进措施。实践证明，改进效果较好，支座寿命显著提高。

支座；电铲；寿命

目前，WK-10B电铲作为南芬露天矿的主要开采装备，其支座常常在工作过程中出现故障，使用寿命仅为3～5年，给企业带来的损失十分巨大的〔1〕。

为了提高WK-10B型电铲支座的使用寿命，减少WK-10B型电铲作业过程中的故障频率，同时从经济的角度考虑，提高WK-10B型电铲的工作效率，最大程度增加企业的经济效益〔2〕，本文对WK-10B型电铲支座的材料和结构进行改进，效果显著。

1 机构支座材料改进

目前，WK-10B型电铲支座材料大多以Q235型钢最为常见，为了提高机构支座的使用寿命，用Q345型钢代替Q235型钢〔3〕。

Q345与Q235相比，主要差异有：Q235的屈服强度为235MPa，Q345的屈服强度为345MPa；二者合金含量不同，Q235是碳素结构钢，Q345是低合金结构钢；应用方面，Q235常用于强度要求不高的结构件，Q345由于综合力学良好，用做矿山机械、电站、桥梁等承受载荷的结构件，同时Q345可以承受-40℃以下温度，这是Q235不具备的；Q235的刚度略好于Q345，Q345的强度即承压力要远大于Q235；价格方面，每吨Q345的价格高于Q235约200元。

鉴于以上分析，可知Q345的价格高于Q235约200元，但是Q345的承压能力高于Q235，所以Q345的性价比很高。考虑到WK-10B型电铲支座总体尺寸较小，改进前后，电铲的总体成本价格基本不变。

2 机构支座结构改进

机构支座是提升机构传动件的支承结构件，机构支座为整体结构，通过螺栓安装在中间平台上，为了防止减速箱内的轴承压盖松动，在轴承压盖的上面配有螺杆、楔铁防松机构。为了提高机构支座的使用寿命，在原来的竖板和横版之间左右分别加入筋板，如图1所示，其中阴影部分是加入的两块筋板，筋板厚度30mm，左侧距离机构支座横板外边缘15mm，右侧距离机构支座横板外边缘10mm。

图1 改进后的支座机构

机构支座设计尺寸如图1所示的原因，主要是考虑到各部分受力情况，增加筋版，来分摊支座横板的受力。下面通过对支座力学分析，比较改进前后横板的受力情况。

假设轴承给支座的作用力为F，单位kN，下同。由于竖板的尺寸较小，将竖版的作用力忽略，没有改进的机构支座，可建立如图2所示模型，其中F1为左侧横板受力，F2为右侧横板受力。

图2 未改进支座受力分析

根据受力平衡和力矩公式得：

F1+F2=F

(1)

F1L1=F2L2

(2)

图2给出的L1为660，L2为750，由式(1)和式(2)可得：

(3)

改进后的支座模型如图3所示，其中F1′为左侧横板受力，F3为左侧筋板受力，F2′为右侧横板受力，F4为右侧筋板受力。

图3 改进后的支座受力分析

根据受力平衡和力矩公式，得：

(4)

(5)

(6)

(7)

由式(4)～(7)，可推出F1′=0.317F，

F2′=0.24F, F3=0.82F，F4=0.71F。

图2所示正视图中，筋板的投影都没有覆盖到左右圆孔上，目的是为了安装轴承时能够留有足够的空间，同时防止应力集中的情况发生，左右筋板的尺寸都是沿着最小应力的边沿设计的。由于F1、F2的不同，因此左右筋板不对称，左侧的应力较大，设计时上部分尽量避开应急集中的区域；右侧受力较小，因此设计时上部分是直线，利于加工〔4〕。

3 改进结果

机构支座由Q235型钢改成Q345型钢。Q345的价格高于Q235约200元，但是Q345的承压能力高于Q235，所以Q345的性价比很高。

在竖板和横版之间左右分别加入筋板，改进后的左侧支座受力减少了约40%，右侧支座受力减少了约50%。

4 结束语

为了提高WK-10B型电铲支座的使用寿命，减少WK-10B型电铲作业过程中的故障频率，本文对WK-10B型电铲支座的材料和结构进行改进。改进后的WK-10B电铲支座不仅减少了故障的发生次数，而且使用寿命由平均3～5年提高到8年以上。实践证明，改进有效。

〔1〕张玉华,林茂. 关于WK-10B电铲加厚履带架关联件设计改进方法的深入探讨〔J〕.煤炭技术,2015,34(09).

〔2〕黄微,尚刚.WK-10挖掘机推压齿轮副失效分析与改进措施〔J〕.矿山机械,2005,35(06).

〔3〕闫书文.机械式挖掘机设计(第二版)〔M〕.吉林：吉林工业大学出版社,2011.

〔4〕张辉峰.WK-4挖掘机工作装置故障分析〔J〕. 露天采矿技术,2011(04).

StudyonImprovingtheChassisofExcavatorWK-10B

DENG Zheng-yi

(NanfenIronOpenPit,BenxiSteel(Group)CoLtd.Benxi,Liaoning, 117014,China)

There are repeatedly faults for the chassis of excavator WK-10B, so they lead to short service life and high maintenance cost. In order to improve its service life, a series of improvement measures are put forward from two aspects of material and structure. Practice has proved that the effect of improvement is available, and the service life of the bearing is remarkably improved.

Chassis; Excavator; Life

2017-07-16

邓正义(1981-)，男，辽宁本溪人，本溪钢铁(集团)矿业有限责任公司南芬露天铁矿机动科工程师.

1008-3723(2017)05-013-02

10.3969/j.issn 1008-3723.2017.05.006

TH17

A